CNC 가공종류 알아보기

안녕하세요. 오늘은 지난 포스팅에 이어 CNC가공종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.

모형제작 시 3D프린터를 많이 활용하는데요, 보급화 되기 전에는 기존 가공 방식을 활용해서 대부분 제작하였습니다.

최근에는 한 가지만 콕 찝어서 활용하거나 하는 것이 아니라 제품의 특성에 따라 적절히 섞어가면 활용하기 때문에 가공에 대한 지식도 조금 가지고 있다면 좀 더 퀄리티 좋은 시제품을 제작할 수 있겠죠?

지난 포스팅에는 CNC가 무엇인지에 대해 알아보았는데 오늘은 CNC 가공종류에 대해 알아보려고 합니다.

3D프린터에도 FDM, SLA, SLS, DLP 등 종류가 다양하듯 CNC 역시 가공 종류가 다양하다고 하는데요, 지금부터 차례대로 종류와 특징에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

CNC는 앞번 포스팅에서 설명했다시피 흔히 공작기계라고 부르는 것인데요, 다양한 절삭 공구와 플라스틱, 알루미늄 등 재료를 사용하여 정밀하게 제품을 제작할 수 있습니다.

1. 밀링

아마 밀링이라는 용어는 많이 들어 봤을텐데요, 이는 CNC의 대표적인 가공법이라고 할 수 있습니다.

CNC에 밀링을 조합한 것으로 원판 또는 원통체의 외주면이나, 단면에 다수의 절삭날로 평면이나 곡면 등을 절삭하는 기계를 말하며 재료나 공구를 한 번 부착하고 나면 모든 가공이 프로그램에 의해 가공되는 방식으로 툴(tool)을 교환할 시 작업자가 직접 해야 합니다.

선반과는 달리 커터날(엔드밀)이 회전하고, 공작물이 바이스에 고정되어 있는 형식입니다.

3축 밀링 머신은 세팅이 간단하며 날카로운 모서리 조형, 구멍, 단차 생성 등에 능하며 다축 머신보다는 상대적으로 품질이 좋지 않으며 작업 효율성이 낮습니다.

한 번의 세팅으로 한 면을 가공하는 방식이기 때문에 추가적인 면 가공 작업이 필요하다면 세팅을 다시 한번 해야 하는 번거로움이 있습니다.

다만 허용 범위 외에 오차가 없기 때문에 일반적인 요구사항을 충족하는데 문제는 없지만 초정밀 분야나 유선형 제작이 필요한 경우에는 적합하지 않은 방법이라 할 수 있습니다.

 

밀링의 장점은 대부분 간단한 형상의 부품을 생산할 수 있으며 비교적 정밀한 공차를 보장하며 단점은 공구 접근성에 한계가 있고, 입체 조형 시에는 공작물의 위치를 수동적으로 재배치 해야 하며 제작하는 형상이 제한적입니다.

2. 선반

제품을 저렴하고 빠르게 제작하고자 한다면 이 선반가공을 많이 찾는데요, 범용선반에 컨트롤러를 장착한 공작기계로 소재를 회전시켜서 공구로 가공하는 방식으로 대상물의 회전 운동이 주된 동력이기 때문에 원통 형상을 제작하는데 특화돼 있으며 공작물의 내외경 가공을 비롯한 테이퍼, 단면, 홈, 나사 등을 가공할 수 있습니다.

선반의 스핀들은 밀링 머신의 절삭 공구보다 훨씬 더 빨리 회전하기 때문에 생산성이 뛰어나지만 신속한 만큼 한계점도 존재하는데요, 그 한계점이라함은 원통 형상에 국한되기 때문이라는 것입니다.

하지만 선반 가공과 밀링 가공을 순차적으로 작업하면 이 문제점은 해결이 가능합니다.

 

선반 가공의 장점은 CNC기술 중 가장 속도가 빠르고 단가가 저렴하다는 것과 정교한 대칭 형태의 생산이 가능하다는 것입니다.

그러나 회전 대칭의 형상과 간단한 부품의 형상만 제작 가능하고, 추가적인 프로세스가 요구되는 경우가 많습니다.

 

3. MCT

1) MCT 밀 터닝 머신

밀 터닝 머신은 선반과 밀링이 결합된 5축 CNC머신으로 높은 정밀도를 위해 스위스식 선반 형태를 띠고 있으며 스핀들은 대상물을 고정한 채 정밀한 각도와 위치로 이송하고 동시에 절삭 공구와 스핀이 함께 회전하며 형상을 조형하는 방식입니다.

 

이 방식은 5축 머신 중 비용이 가장 저렴한 편이며 높은 설계 자유도가 보장된다는 장점이 있지만 공구 접근성에 한계가 있다는 단점이 있습니다.

 

2) MCT 3축 밀링 머신

이 방식은 전통적인 방식의 3축 머신에 축을 추가해 작동하는 것으로 제품을 더 정교하고 복잡한 형상을 제조할 수 있고, 제품이 고정된 테이블과 절삭공구가 장착된 툴 헤드의 회전이 가능합니다.

무엇보다 이 방식의 회전축은 기존 3축 CNC머신과 달리 회전축이 자유롭기 때문에 공작물을 수동으로 재배치할 필요없이 작업이 가능합니다.

하지만 가공이 진행하는 동안에는 X, Y, Z 축으로만 이송 가능하기 때문에 필요에 따라 기계를 멈추고 공작물을 회전시킨 후 작업을 다시 진행해야 합니다.

 

이 방식은 주축과 정렬되지 않은 형상도 정밀하게 절삭이 가능하고, 제품을 재배치할 필요가 없기 때문에 인력이 투입되지 않아도 된다는 장점이 있고, 3축 CNC 머신에 대비해 비용이 많이 드는 편이며 표면 조도에 한계점이 있는데요, 툴이 닿지 않는 면은 절삭할 수 없고, 5축을 동시에 사용할 수 없기 때문에 절삭할 수 있는 형상에 한계가 있습니다.

 

3) MCT 동시 5축 밀링 머신

5축 밀링 머신은 곡선 처리에 능하다는 가장 큰 장점을 가졌는데요, 5축 밀링 머신과 유사한 구조로 되어 있으나 5개 축을 동시에 움직일 수 있어서 기존 방식으로는 불가능했던 형상을 손쉽게 제조할 수 있습니다.

그리고 공구가 삽입될 최적의 각도를 실시간으로 설정할 수 있어서 대상물의 바닥면도 무리없이 가공할 수 있습니다.

 

이 머신은 복잡한 유기적인 형태도 조형이 가능하고, 제품의 표면 조도가 굉장히 높다는 장점이 있지만 CNC기술 중 가장 비싸다는 단점이 있습니다.

 

 

지금까지 CNC 가공종류에 대해 알아보았는데요, 장비들을 사진으로는 많이 봐왔지만 실제로 이렇게 종류가 많고, 다양한 작업을 한다는 것은 저도 이번 포스팅을 통해 처음 알게되었네요!